[发明专利]一种用于B超机器人的六维操控装置

说明书

本发明公开了一种用于B超机器人的六维操控装置，属于机器人技术领域。本发明用于B超机器人的六维操控装置包括控制笔和控制箱两大部分，所述控制笔由医生手持并在控制箱的面板上滑动，能够检测并传输笔的姿态信息，所述控制箱能够获取并传输其与笔尖接触点的位置信号和压力信号。本发明提的六维操控装置，可以对机器人的六个主动自由度进行操控，且其具有操作难度小、低成本、可控性好的特点。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种操控装置，具体涉及一种用于B超机器人的六维操控装置。

背景技术

近年来，机器人在工业、农业、服务业迅速发展，同时在医疗领域也已得到推广应用。随着机器人控制技术的不断发展，机器人的操控方式逐渐不局限于操作面板、操作手柄，并向着控制更多自由度的方向发展。在医疗领域，医疗机器人对操控的安全性、准确度、灵活度的要求非常高，例如医疗服务机器人、穿刺机器人、B超机器人、血管介入机器人等，而现有的操控方式大多只适合于操控三自由度机器人，对于多自由度机器人的控制方式十分匮乏，大大限制了医疗机器人的发展。

近年来出现的3D鼠标、Force Dimension力反馈装置等设备，虽然可以输出六维控制信息，但存在操作难度大、成本高等问题，使用者不经过培训难以熟练掌握控制方法。

发明内容

鉴于上述现有的六维操控装置的不足，本发明的目的在于提供一种用于B超机器人的六维操控装置，其具有易操作、低成本、可控性好的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于B超机器人的六维操控装置，用于操控B超机器人的六自由度机械臂的运动，其包括控制笔和控制箱两大部分，所述控制笔由医生手持并在控制箱的面板上滑动，能够检测并传输笔的姿态信息，所述控制箱能够获取并传输其与控制笔接触点的位置信号和压力信号。

进一步地，所述控制笔包括含内部打印组件的笔体外壳、激光发射模块、IMU模块、自复位按钮开关。所述笔体外壳能够封装控制笔的内部元器件及线路，所述激光发射模块用于标定控制笔和控制箱的接触位置，所述IMU模块能够获取控制笔的姿态信息，所述自复位按钮开关用于控制机械臂末端在工具坐标系Z轴方向的移动。更进一步地，所述控制笔还包括尼龙万向球和螺丝螺母连接件；所述尼龙万向球用于减小控制笔在控制箱上滑动时的摩擦阻力，所述螺丝螺母连接件用于控制笔各个元器件的连接固定。进一步地，所述控制笔设计成贴合手掌的曲面形状。

进一步地，所述控制箱分为内箱体和外箱体两部分，内箱体可在外箱体中上下弹性滑动，内箱体中部安装有鱼眼相机，内箱体底部和外箱体底部之间安装有压力传感器；所述压力传感器能检测到控制笔按压在控制箱上的压力并控制控制笔打开激光发射模块；所述鱼眼相机能采集控制笔在控制箱上的位置信息并输出机械臂沿X轴、Y轴的移动信号；所述压力传感器还可以输出机械臂沿Z轴的移动信号。

进一步地，所述激光发射模块在工作时，会发射红色激光，激光照射在控制箱表面产生一个亮斑，控制箱中的鱼眼相机通过对图像进行处理可以得到相机视野中的亮斑位置信息。移动控制笔，亮斑在控制箱表面的移动信息由鱼眼相机传输到机械臂，控制机械臂水平面内沿X轴和Y轴的移动。

进一步地，所述IMU模块安装在控制笔顶部，用于检测控制笔的姿态角信息，所述姿态角包括绕X轴、绕Y轴和绕Z轴的姿态角，IMU模块检测得到的三轴姿态角信息发送到六自由度机械臂，建立起从控制笔到机械臂末端的姿态映射。

进一步地，所述IMU模块每次的初始位姿是固定的，即可使IMU模块初始化的坐标系和机械臂自身坐标系建立起固定的映射关系，所以控制笔对于机械臂的姿态控制是绝对映射的关系。

进一步地，所述控制箱包括硅胶层、透明亚克力板、鱼眼相机、压缩弹簧、弹簧限位槽、滑轨滑块模组、压力传感器、内箱体和外箱体。所述内箱体、外箱体均无上盖。所述鱼眼相机安装在内箱体中部，所述透明亚克力板盖在内箱体上，所述硅胶层平铺在透明亚克力板上。